一種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種聲學(xué)傳播擴(kuò)散的零部件，具體涉及一種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)。
【背景技術(shù)】
[0002]研究聲波在有限空間中的傳播，例如在線、面、管、孔等形狀的腔體中傳播，其特征是聲波被限制在一定空間中傳播，此空間稱之為波導(dǎo)。在聲學(xué)的傳播擴(kuò)散中為提高聲音的傳播距離及聲音的保真度常常會采用到波導(dǎo)。
[0003]聲源在空間上僅有明確位置而無范圍的聲源稱為點(diǎn)聲源(point Source)。而有指向的聲源傳播得到的一個球面，稱之為球面波(spherical waves)。點(diǎn)聲源是以球面波的形式輻射聲波，輻射聲波的聲壓幅值與聲波傳播距離(r)成反比，當(dāng)距離從R增加到2R時，球面面積由A增加到4A。根據(jù)輻射聲波能量守恒，聲壓值衰減6db。那么，有什么方法可以使聲壓值不衰減那么大嗎？下面，就介紹柱面聲波。
[0004]在了解柱面聲波之前，先要了解線聲源，線聲源是一種聲音機(jī)械設(shè)備。它的運(yùn)用是基于其非常小的垂直指向角，當(dāng)其垂直指向?yàn)镺度時，這就是我們所說的“圓柱聲波”；當(dāng)線聲源取一定的水平夾角時(如45° )，即得到“柱面聲波”。柱面聲波距離由R增加到2R時，柱面面積由A增加到2A，根據(jù)聲波能量守恒，聲壓值衰減3db。因此，傳播的聲波能量相同情況下，將聲波傳播由球面波轉(zhuǎn)為柱面聲波傳播將會大大提高聲波的遠(yuǎn)距離傳播；而將多個柱面聲波單元緊密排列在一起時，就組成線陣列。
[0005]然而，線聲源只是理想中的，現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)能力，線聲源還沒運(yùn)用到戶外擴(kuò)聲領(lǐng)域，傳統(tǒng)的擴(kuò)聲還是以點(diǎn)聲源喇叭單元為主，即以“球面聲波”為主。即使將多個號角堆疊一起工作，最后輸出的聲波還是以球面波的形式傳播，在此傳播過程還會發(fā)生嚴(yán)重的“干涉現(xiàn)象”，聲音出現(xiàn)失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能提高聲源傳播距離，提升聲音保真度的球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]—種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)，包括一組配合使用的上、下殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有供聲源傳播的波導(dǎo)通道，在波導(dǎo)通道內(nèi)設(shè)有波陣面校正裝置，所述波陣面校正裝置包括安裝于下殼體內(nèi)的凸幾何體和與凸幾何體相配合使用并對應(yīng)嵌設(shè)于上殼體上的凹幾何體，所述凹幾何體為底部開口、內(nèi)部中空且與凸幾何體的形狀結(jié)構(gòu)相一致；所述凸幾何體是以垂直于波導(dǎo)通道的直線作為中心對稱軸、并在中心對稱軸的兩邊對稱設(shè)置第一導(dǎo)向面和第二導(dǎo)向面，第一導(dǎo)向面、第二導(dǎo)向面及第一導(dǎo)向面與第二導(dǎo)向面之間的幾何面光滑連接且一體成型；其中，第一導(dǎo)向面為以波導(dǎo)通道的寬度作為半徑作圓、然后以該圓60°圓心角所對應(yīng)的弧長及弦長所圍成的平面為第一導(dǎo)向面且第一導(dǎo)向面在水平逆時針方向傾斜120°角。
[0009]上述方案中，第一導(dǎo)向面和第二導(dǎo)向面在中心對稱軸上有重合處且重合處的任意一點(diǎn)的截面圖呈等邊三角形結(jié)構(gòu)。
[0010]本發(fā)明的有益效果為:
[0011]本發(fā)明通過在波導(dǎo)通道內(nèi)設(shè)置波面校正裝置，該波面校正裝置主要由相配合使用的凸幾何體和凹幾何體構(gòu)成，所述凸幾何體采用兩個對稱設(shè)置的第一導(dǎo)向面和第二導(dǎo)向面，且第一導(dǎo)向面具體為圓心角為60度的弧形面并在水平逆時針方向傾斜120度。采用上述設(shè)有波面校正裝置的球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)應(yīng)用于音箱設(shè)備中，能使曲線聲波的聲源變?yōu)榫€性直線聲波，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的音箱波導(dǎo)相比:不僅能提高聲音保真度，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳聲，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0012]圖1、圖2為本球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3為凸幾何體的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4為基于圖3結(jié)構(gòu)的凸幾何體在圖1中A-A線的橫截面圖。
[0015]圖5為凸幾何體的另一種結(jié)構(gòu)不意圖。
[0016]圖6為基于圖5結(jié)構(gòu)的凸幾何體在圖1中A-A線的橫截面圖。
[0017]圖7為本球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)的傳播原理分析示意圖
[0018]圖中標(biāo)號為:1-1、下殼體；1-2、上殼體；2、波導(dǎo)通道；3、凸幾何體；3_1、第一導(dǎo)向面；3-2、第二導(dǎo)向面；4、凹幾何體；5、固定件；6、揚(yáng)聲器；
[0019]直線L為凸幾何體或凹幾何體的中心對稱軸。
【具體實(shí)施方式】
[0020]如圖1、圖2所示，一種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)，包括一組配合使用的上、下殼體(1_2、1-1)，上、下殼體(1-2、1_1)通過固定件5固定。所述殼體內(nèi)設(shè)有供聲源傳播的波導(dǎo)通道2，在波導(dǎo)通道2內(nèi)設(shè)有波陣面校正裝置，所述波陣面校正裝置包括安裝于下殼體1-2內(nèi)的凸幾何體3和與凸幾何體3相配合使用并對應(yīng)嵌設(shè)于上殼體1-1上的凹幾何體4，所述凹幾何體4為底部開口、內(nèi)部中空且與凸幾何體3的形狀結(jié)構(gòu)相一致。當(dāng)然，在使用過程，凹幾何體4與凸幾何體3的安裝位置也可以互換。
[0021]如圖3所示，為凸幾何體3的一種結(jié)構(gòu)示意圖。所述凸幾何體3是以垂直于波導(dǎo)通道2的直線L作為中心對稱軸、并在中心對稱軸的兩邊對稱設(shè)置第一導(dǎo)向面3-1和第二導(dǎo)向面3-2，第一導(dǎo)向面3-1、第二導(dǎo)向面3-2及第一導(dǎo)向面3-1與第二導(dǎo)向面3_2之間的幾何面光滑連接且一體成型。其中，第一導(dǎo)向面3-1為以波導(dǎo)通道2的寬度作為半徑作圓、然后以該圓60°圓心角所對應(yīng)的弧長及弦長所圍成的平面為第一導(dǎo)向面3-1。應(yīng)用如圖3結(jié)構(gòu)的凸幾何體3時，則圖1中A-A線的橫截面圖如圖4所示，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)向面3-1和第二導(dǎo)向面3-2在中心對稱軸上無重合時，凸幾何體3上A-A線的橫截面圖為等腰梯形，基于第一導(dǎo)向面在水平逆時針方向傾斜120°角，即圖中的角Θ1、Θ 2均為120°。
[0022]如圖5所示，為凸幾何體3的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。即當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)向面3-1和第二導(dǎo)向面3-2在中心對稱軸上有重合處且重合處的任意一點(diǎn)的截面圖呈等邊三角形結(jié)構(gòu)。應(yīng)用如圖5結(jié)構(gòu)的凸幾何體3時，在圖1中A-A線的橫截面圖如圖6所示，由于橫截面圖中的三角形為等邊三角形，則圖中的角Θ1、Θ 2均為120°。
[0023]本發(fā)明在使用時，揚(yáng)聲器6發(fā)出的聲音為點(diǎn)聲源、隨著傳播變?yōu)榍蛎娌?，也成為曲線聲波。工作時，聲源在波導(dǎo)通道2內(nèi)進(jìn)行傳播，當(dāng)曲線聲波經(jīng)過波導(dǎo)通道2內(nèi)的波陣面校正裝置時，即經(jīng)過凸幾何體3和凹幾何體4后，輸出的是多個直線波，即線陣列，不僅提高了擴(kuò)音距離，還減少了輸出波的“干涉現(xiàn)象”，提高了聲音的保真度。其具體的實(shí)現(xiàn)原理如圖7所示:以S點(diǎn)作為聲源，發(fā)出連續(xù)不斷的曲線波，當(dāng)曲線波經(jīng)過凸幾何體3、凹幾何體4，圖7中僅作出曲線波經(jīng)過凸幾何體后的效果圖。將圖中曲線波分解為多個連續(xù)的點(diǎn)聲源。從眾多點(diǎn)聲源中任選al?hi點(diǎn)，由于第一導(dǎo)向面3-1在水平逆時針方向傾斜120°，第二導(dǎo)向面3-2與第一導(dǎo)向面3-1對稱、則第二導(dǎo)向面3-2在水平順時針方向傾斜120°，從幾何算法得出，圖中每一個點(diǎn)聲源在傳播過程中，在凸幾何體3和凹幾何體4上所走的路程長度一樣，因此使得輸出的是多個直線波，即線陣列。
[0024]本結(jié)構(gòu)的球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)可作為聲音傳播的擴(kuò)音部件，具體可作為一般音箱設(shè)備中。
[0025]以上僅為說明本發(fā)明的實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)，包括一組配合使用的上、下殼體(1-2、1-1)，所述殼體內(nèi)設(shè)有供聲源傳播的波導(dǎo)通道(2)，其特征在于:在波導(dǎo)通道(2)內(nèi)設(shè)有波陣面校正裝置，所述波陣面校正裝置包括安裝于下殼體(1-1)內(nèi)的凸幾何體(3)和與凸幾何體(3)相配合使用并對應(yīng)嵌設(shè)于上殼體(1-2)上的凹幾何體(4)，所述凹幾何體(4)為底部開口、內(nèi)部中空且與凸幾何體(3)的形狀結(jié)構(gòu)相一致；所述凸幾何體(3)是以垂直于波導(dǎo)通道(2)的直線作為中心對稱軸、并在中心對稱軸的兩邊對稱設(shè)置第一導(dǎo)向面(3-1)和第二導(dǎo)向面(3-2)，第一導(dǎo)向面(3-1)、第二導(dǎo)向面(3-2)及第一導(dǎo)向面(3-1)與第二導(dǎo)向面(3-2)之間的幾何面光滑連接且一體成型；其中，第一導(dǎo)向面(3-1)為以波導(dǎo)通道(2)的寬度作為半徑作圓、然后以該圓60°圓心角所對應(yīng)的弧長及弦長所圍成的平面為第一導(dǎo)向面(3-1)且第一導(dǎo)向面(3-1)在水平逆時針方向傾斜120°角。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)，其特征在于:第一導(dǎo)向面(3-1)和第二導(dǎo)向面(3-2)在中心對稱軸上有重合處且重合處的任意一點(diǎn)的截面圖呈等邊三角形結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球面聲波轉(zhuǎn)成柱面聲波的聲學(xué)波導(dǎo)，包括一組配合使用的上、下殼體，殼體內(nèi)設(shè)有供聲源傳播的波導(dǎo)通道，在波導(dǎo)通道內(nèi)設(shè)有波陣面校正裝置，波陣面校正裝置包括安裝于下殼體內(nèi)的凸幾何體和與凸幾何體相配合使用并對應(yīng)嵌設(shè)于上殼體上的凹幾何體，凹幾何體為底部開口、內(nèi)部中空且與凸幾何體的形狀結(jié)構(gòu)相一致；凸幾何體以垂直于波導(dǎo)通道的直線作為中心對稱軸、并在中心對稱軸的兩邊對稱設(shè)置第一導(dǎo)向面和第二導(dǎo)向面，第一導(dǎo)向面、第二導(dǎo)向面及第一導(dǎo)向面與第二導(dǎo)向面之間的幾何面光滑連接且一體成型。采用上述設(shè)有波面校正裝置的聲學(xué)波導(dǎo)應(yīng)用于音箱設(shè)備中，能顯著提高聲音的保真度，還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳聲，結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】G10K11/26
【公開號】CN105244019
【申請?zhí)枴緾N201510710222
【發(fā)明人】劉善延
【申請人】劉善延
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月27日